EP0610711B1 - Elektronische Steuervorrichtung für einen elektromotorischen Antrieb, insbesondere Garagentorantrieb - Google Patents

Elektronische Steuervorrichtung für einen elektromotorischen Antrieb, insbesondere Garagentorantrieb Download PDF

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EP0610711B1 EP94101008A EP94101008A EP0610711B1 EP 0610711 B1 EP0610711 B1 EP 0610711B1 EP 94101008 A EP94101008 A EP 94101008A EP 94101008 A EP94101008 A EP 94101008A EP 0610711 B1 EP0610711 B1 EP 0610711B1
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Bernhard Dipl.-Ing. Siegwart
Matthias Dipl.-Ing. Spaeth
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Somfy Feinmechanik und Elektrotechnik GmbH
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    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
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    • G05B23/0256—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults injecting test signals and analyzing monitored process response, e.g. injecting the test signal while interrupting the normal operation of the monitored system; superimposing the test signal onto a control signal during normal operation of the monitored system
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    • E05F15/40—Safety devices, e.g. detection of obstructions or end positions
    • E05F15/42—Detection using safety edges
    • E05F15/43—Detection using safety edges responsive to disruption of energy beams, e.g. light or sound
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    • E05Y2900/10—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof
    • E05Y2900/106—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof for garages

Definitions

  • the invention relates to an electronic control device for an electric motor drive, in particular garage door drive, according to the preamble of claim 1.
  • safety devices for garage door operators, but also for other electromotive ones Drives for doors, windows, machines, industrial trucks or the like, are safety devices in a known manner provided that the hazard from moving prevent people or objects should.
  • Such safety devices are for Example light barriers, motion detectors, ultrasound devices, Switching contacts, limit switches and motor current monitoring devices, From EP-A-0 0 468 361, for example such a motor current monitoring system a gate control known. Hit the moving gate an obstacle or it reaches one of its two end positions, so the motor current increases due to the increased Load on. When a specified motor current value is exceeded the electric motor is switched off. Such Shutdown also occurs, for example, when others known devices an object a safety light barrier interrupts.
  • the monitoring is one with one Microprocessor connected electrical circuit known in which the voltage supply of a relay coil by means of a Optocoupler is monitored. An electric motor drive whose switch-on signals are monitored is not described.
  • WO-A-90 036 002 describes a control system with a Microprocessor, the self-test facility via the Frequency of a "watchdog" circuit is controlled.
  • the well-known Self-test device is used to monitor the brake system of a motor vehicle, especially surveillance Electromagnetically controlled valves of the brake system, one Transfer of the measures described to an electric motor Drive is not described and without essential Changes and additions not possible.
  • a monitored control device from EP-A-0 152 717 and / or control device for a device known Output power to avoid safety-threatening effects is monitored.
  • a test circuit for checking the regulating and / or control device is both of these functionally and structurally separated. While the regular and / or control device with conventional discrete components built up, it works completely separate test device with a microprocessor, which the known electrical values of each discrete Components monitored.
  • the known safety devices are used for reduction a danger to people and things, however only with trouble-free operation and perfect condition of all Components. If a defect occurs, which is the function of a or several safety devices blocked or of the uncontrolled movements of the electromotive Drive, it is often only noticed when if it leads to an accident or damage a person or a thing through the drive.
  • the control device with the characteristic Features of the main claim has the advantage that the safety-relevant parts of the drive control Be subjected to self-test, switching on the Electric motor is prevented if any wrong reactions or false signals are found. Be mistakes therefore immediately recognized and not only when it is caused by it Accident.
  • the one to be carried out very quickly Test leads to no impairment of comfort and is usually not noticed at all.
  • On simple and quick way can do the correct effect of all possible occurring shutdown and / or control signals on the Control device to be checked.
  • the test equipment means for checking the connected to the switch-off and / or control signal inputs Sleep signals before and / or after the generation of the simulated shutdown and / or control signals.
  • the self-test facility has three test phases on, the first test phase to check the Idle state signals before acquisition of the simulated signals, the second test phase to check the response to the simulated signals and the third test phase for verification of the idle state signals after switching off the simulated Signals is provided. With great certainty between real shutdown and / or control signals and errors in the control can be distinguished.
  • the test device has to check the reaction the simulated signals and / or the idle signals after switching the simulated on and / or off again Switch-off and / or control signals a time window monitoring device on, means for generating a Error signal if not set within the time window Reactions to the simulated signals and / or restored idle signals are provided.
  • the signal generator stage is expediently provided by test signals the central control unit on and off, this central control unit preferably as a microcomputer is trained.
  • the test facility is expedient Part of the central control unit or the microcomputer.
  • a microcomputer 10 controls one via a driver stage 11 Electric motor 12.
  • This electric motor 12 is used for an electric one Operator control for a garage door or another Gate, a window, a machine or a machine part, a lifting device, an industrial truck or the like.
  • a microcomputer can of course also be a conventional one electronic control unit kick.
  • shuttdown and control signals sent to the microcomputer 10 via shutdown and Control lines 13 via an input signal adaptation stage 14 are supplied. There they are evaluated and Test level 15 evaluated and in direct control signals converted for the electric motor 12.
  • One of these control signals is a signal dependent on the motor current a current measuring device 16 is detected.
  • a shutdown of the electric motor 12 depending on this signal for example according to the state of the Technology take place in that a shutdown when exceeded a predetermined current value.
  • Other Shutdown or control signals are signals, for example a light barrier, a door contact, a limit switch, a motion detector, a pressure wave hose in the sealing area a door, an ultrasonic measuring device or the like.
  • test signals are generated by the microcomputer the signal generator stage 17, which then simulated switch-off or control signals to the inputs of the Input adjustment stage 14 feeds.
  • This shutdown or Control signals can of course already be in the microcomputer 10 generated and only in the signal generator stage 17 be raised to the required signal level.
  • a test cycle consists of three test phases. Receives the electric motor 10 a switch-on signal, for example by a remote control, not shown, or a Key switch, so the switch-on is initially delayed, and in a first test phase the and test stage 15 signals present thereupon checked, whether it is proper sleep signals acts, i.e. whether signals from non-activated safety devices issue. If this is the case, the generates Microcomputer 10 in a second test phase test signals for the signal generator stage 17, which then simulates the shutdown and / or control signals to the inputs of the input adaptation stage 14 feeds. These signals would have to be in the microcomputer 10 assigned shutdown or control signals for the Generate electric motor 12. The correct generation of these signals is checked within a time window.
  • test run is repeated when an error occurs are, after a predetermined number of Test runs a final shutdown or blocking he follows.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuervorrichtung für einen elektromotorischen Antrieb, insbesondere Garagentorantrieb, nach der Gattung des Anspruchs 1.
Bei Garagentorantrieben, jedoch auch bei anderen elektromotorischen Antrieben für Türen, Fenster, Maschinen, Flurfördergeräte oder dergleichen, sind in bekannter Weise Sicherheitseinrichtungen vorgesehen, die die Gefährdung von im Bewegungsbereich befindlichen Personen oder Gegenständen verhindern sollen. Derartige Sicherheitseinrichtungen sind zum Beispiel Lichtschranken, Bewegungsmelder, Ultraschallgeräte, Schaltkontakte, Endschalter und Motorstrom-Überwachungseinrichtungen, Aus der EP-A-O 0 468 361 ist beispielsweise ein derartiges Motorstrom-Überwachungssystem bei einer Torsteuerung bekannt. Trifft das sich bewegende Tor auf ein Hindernis oder erreicht es eine seiner beiden Endstellungen, so steigt der Motorstrom infolge der erhöhten Belastung an. Bei Überschreitung eines festgelegten Motorstromwerts wird der Elektromotor abgeschaltet. Eine derartige Abschaltung erfolgt beispielsweise auch, wenn bei anderen bekannten Einrichtungen ein Gegenstand eine Sicherheitslichtschranke unterbricht.
Aus der JP-A-60 252 905 ist die Überwachung einer mit einem Mikroprozessor verbundenen elektrischen Schaltung bekannt, bei der die Spannungsversorgung einer Relaisspule mittels eines Optokopplers überwacht wird. Ein elektromotorischer Antrieb, dessen Einschaltsignale überwacht werden, ist nicht beschrieben.
Die WO-A-90 036 002 beschreibt ein Kontrollsystem mit einem Mikroprozessor, wobei die Selbsttesteinrichtung über die Frequenz einer "Watchdog"-Schaltung gesteuert wird. Die bekannte Selbsttesteinrichtung dient der Überwachung der Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges, insbesondere der Überwachung elektromagnetisch gesteuerter Ventile der Bremsanlage, eine Übertragung der beschriebenen Maßnahmen auf einen elektromotorischen Antrieb ist nicht beschrieben und ohne wesentliche Änderungen und Ergänzungen nicht möglich. Schließlich ist aus der EP-A-0 152 717 eine überwachte Regeleinrichtung und/oder Steuereinrichtung für ein Gerät bekannt, dessen Ausgangsleistung zur Vermeidung sicherheitsgefährdenter Wirkungen überwacht wird. Eine Testschaltung zur Überprüfung der Regel- und/oder Steuereinrichtung ist von dieser sowohl funktionell als auch baulich getrennt. Während die Regel- und/oder Steuereinrichtung mit herkömmlichen diskreten Bauelementen aufgebaut ist, arbeitet die hiervon vollständig getrennte Testeinrichtung mit einem Mikroprozessor, welcher die bekannten elektrischen Werte der einzelnen diskreten Bauelemente überwacht.
Die bekannten Sicherheitseinrichtungen dienen zwar der Verringerung einer Gefährdung von Personen und Sachen, jedoch nur bei störungsfreiem Betrieb und einwandfreiem Zustand aller Komponenten. Tritt ein Defekt auf, der die Funktion einer oder mehrerer Sicherheitseinrichtungen blockiert oder der zu unkontrollierten Bewegungen des elektromotorischen Antriebs führen kann, so wird dieser häufig erst dann bemerkt, wenn er zu einem Unfall oder zu einer Beschädigung einer Person oder einer Sache durch den Antrieb geführt hat.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die sicherheitsrelevanten Teile der Antriebssteuerung einem Selbsttest unterzogen werden, wobei ein Einschalten des Elektromotors verhindert wird, wenn irgendwelche Fehlreaktionen oder Fehlsignale festgestellt werden. Fehler werden daher sofort erkannt und nicht erst bei einem durch sie verursachten Unfall. Der jeweils sehr schnell durchzuführende Test führt zu keinerlei Beeinträchtigung des Komforts und wird im Normalfall gar nicht bemerkt. Auf einfache und schnelle Weise kann dabei die korrekte Wirkung aller möglicher auftretender Abschalt- und/oder Steuersignale auf die Steuervorrichtung überprüft werden. Dabei wir die Selbsttesteinrichtung durch Einschaltsignale für den Elektromotor vor dessen Einschalten aktiviert. Hierdurch dient zum einen das Einschaltsignal für den Elektromotor gleichzeitig als Auslösesignal für die Selbsttesteinrichtung, und zum anderen erfolgt der Selbsttest kurz vor dem Einschalten des Elektromotors, so daß eventuell aufgetretene Defekte sicher erkannt werden können.
Eine mehrfache Sicherheit des Selbsttests wird dadurch erreicht, daß die Prüfeinrichtung Mittel zum Überprüfen der an den Abschalt- und/oder Steuersignaleingängen anliegenden Ruhezustands-Signale vor und/oder nach der Erzeugung der simulierten Abschalt- und/oder Steuersignale aufeist. Vorzugweise weist dabei die Selbsttesteinrichtung drei Prüfphasen auf, wobei die erste Prüfphase zur Überprüfung der Ruhezustands-Signale vor Erfassung der simulierten Signale, die zweite Prüfphase zur Überprüfung der Reaktion auf die simulierten Signale und die dritte Prüfphase zur Überprüfung der Ruhezustands-Signale nach dem Wiederabschalten der simulierten Signale vorgesehen ist. Mit großer Sicherheit kann dabei zwischen echten Abschalt- und/oder Steuersignalen und Fehlern in der Steuerung unterschieden werden.
Die Prüfeinrichtung weist zur Überprüfung der Reaktion auf die simulierten Signale und/oder der Ruhezustands- Signale nach dem Ein- und/oder Wiederabschalten der simulierten Abschalt- und/oder Steuersignale eine Zeitfenster-Überwachungseinrichtung auf, wobei Mittel zur Erzeugung eines Fehlersignals bei nicht innerhalb des Zeitfensters eingestellten Reaktionen auf die simulierten Signale und/oder wiederhergestellten Ruhezustands-Signalen vorgesehen sind.
Die Signalerzeugerstufe wird zweckmäßigerweise durch Testsignale der zentralen Steuereinheit ein- und ausgeschaltet, wobei diese zentrale Steuereinheit vorzugsweise als Mikrorechner ausgebildet ist. Die Prüfeinrichtung ist zweckmäßigerweise Bestandteil der zentralen Steuereinheit bzw. des Mikrorechners.
Um zusätzlich einen aufgetretenen Fehler kenntlich zu machen, ist eine mit der Abschaltvorrichtung gekoppelte optische und/oder akustische Warneinrichtung zum Anzeigen einer Fehlfunktion vorgesehen.
ZEICHNUNG
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer derartigen Steuervorrichtung zur Steuerung eines Elektromotors.
BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Ein Mikrocomputer 10 steuert über eine Treiberstufe 11 einen Elektromotor 12. Dieser Elektromotor 12 dient einer elektrischen Antriebssteuerung für ein Garagentor oder ein anderes Tor, ein Fenster, eine Maschine oder ein Maschinenteil, eine Hubvorrichtung, ein Flurfördergerät o.dgl. Anstelle eines Mikrocomputers kann selbstverständlich auch eine herkömmliche elektronische Steuereinheit treten.
Zur Steuerung des Elektromotors 12 dienen Abschalt- und Steuersignale, die dem Mikrocomputer 10 über Abschalt- und Steuerleitungen 13 über eine Eingangssignal-Anpassungsstufe 14 zugeführt werden. Dort werden sie in einer Auswerte- und Prüfstufe 15 ausgewertet und in direkte Steuersignale für den Elektromotor 12 umgewandelt. Eines dieser Steuersignale ist ein motorstromabhängiges Signal, das mittels einer Strommeßvorrichtung 16 erfaßt wird. Eine Abschaltung des Elektromotors 12 in Abhängigkeit dieses Signals kann beispielsweise gemäß dem eingangs angegebenen Stand der Technik dadurch erfolgen, daß eine Abschaltung bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromwerts erfolgt. Andere Abschalt- oder Steuersignale sind beispielsweise Signale einer Lichtschranke, eines Türkontakts, eines Endschalters, eines Bewegungsmelders, eines Druckwellenschlauchs im Dichtungsbereich einer Tür, einer Ultraschallmeßvorrichtung oder dergleichen. Diese Einrichtungen dienen zur Sicherheitsüberwachung des elektromotorischen Antriebs, wobei durch sie ausgelöste Signale im allgemeinen zum Abschalten des Elektromotors führen bzw. führen sollen.
Zu den funktionswirksamen Teilen einer Selbsttesteinrichtung gehört neben dem Mikrocomputer 10 und der Eingangssignal-Anpassungsstufe 14 im wesentlichen noch eine Signalerzeugerstufe 17. Im Betrieb werden durch den Mikrocomputer 10 Testsignale der Signalerzeugerstufe 17 zugeführt, die daraufhin simulierte Abschalt- bzw. Steuersignale den Eingängen der Eingangs-Anpassungsstufe 14 zuführt. Diese Abschalt- bzw. Steuersignale können selbstverständlich auch bereits im Mikrorechner 10 erzeugt und in der Signalerzeugerstufe 17 lediglich auf den erforderlichen Signalpegel angehoben werden.
Ein Prüfzyklus setzt sich aus drei Prüfphasen zusammen. Erhält der Elektromotor 10 ein Einschaltsignal, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Fernsteuerung oder einen Schlüsselschalter, so wird zunächst das Einschalten verzögert, und in einer ersten Prüfphase werden die an der Auswerte- und Prüfstufe 15 anliegenden Signale daraufhin überprüft, ob es sich um ordnungsgemäße Ruhezustands-Signale handelt, also ob Signale von nicht aktivierten Sicherheitseinrichtungen anliegen. Ist dies der Fall, so erzeugt der Mikrorechner 10 in einer zweiten Prüfphase Testsignale für die Signalerzeugerstufe 17, die daraufhin simulierte Abschalt- und/oder Steuersignale den Eingängen der Eingangs-Anpassungsstufe 14 zuführt. Diese Signale müßten im Mikrorechner 10 zugeordnete Abschalt- bzw. Steuersignale für den Elektromotor 12 erzeugen. Die korrekte Erzeugung dieser Signale innerhalb eines Zeitfensters wird überprüft. Danach schaltet der Mikrorechner 10 in einer dritten Prüfphase die Testsignale wieder ab, und die Auswerte- und Prüfstufe 15 prüft, ob innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters wieder die Ruhezustands- Signale anliegen. Ist auch dies der Fall, so wird die Einschaltung des Elektromotors 12 freigegeben. Tritt während des Prüfablaufs ein Fehler auf, so wird selbstverständlich der gesamte Prüfablauf abgebrochen, und der Elektromotor 12 bleibt blockiert. Gleichzeitig wird eine Warnleuchte 18 eingeschaltet, um auf den aufgetretenen Fehler aufmerksam zu machen. Alternativ oder zusätzlich zur Warnleuchte 18 kann auch eine akustische Warneinrichtung treten.
Um zu verhindern, daß der Elektromotor 12 durch einen zufällig aufgetretenen Fehlimpuls deaktiviert bleibt, kann der Prüfdurchlauf beim Auftreten eines Fehlers auch wiederholt werden, wobei erst nach einer vorgegebenen Zahl von Prüfdurchläufen eine endgültige Abschaltung bzw. Blockierung erfolgt.

Claims (9)

  1. Elektronische Steuervorrichtung für einen elektromotorischen Antrieb, insbesondere Garagentorantrieb, mit einer eien Elektromotor (12) steuernden zentralen Steuereinheit (10, 14, 15), der Abschalt- und/oder Steuersignale von den Antrieb überwachenden Einrichtungen (16) zugeführt sind, gekennzeichnet durch eine Selbsttesteinrichtung, welche durch Einschaltsignale für den Elektromotor (12) vor dessen Einschalten aktivierbar ist, mit einer Abschalt- und/oder Steuersignale simulierenden Signalerzeugerstufe (17), einer die diesen Abschalt- und/oder Steuersignalen zugeordnete Reaktion in der zentralen Steuereinheit überprüfenden Prüfeinrichtung (15) und einer den Elektromotor (12) beim Auftreten wenigstens einer Fehlreakion oder eines Fehlersignals blockierende Abschaltvorrichtung.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (15) Mittel zum Überprüfen der an den Abschalt- und/oder Steuersignaleingängen (13) anliegenden Ruhezustands-Signale vor und/oder nach der Erzeugung der simulierten Abschalt- und/oder Steuersignale aufweist.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbsttesteinrichtung drei Prüfphasen aufweist, wobei die erste Prüfphase zur Überprüfung der Ruhezustands-Signale vor Erzeugung der simulierten Signale, die zweite Prüfphase zur Überprüfung der Reaktion auf die simulierten Signale und die dritte Prüfphase zur Überprüfung der Ruhezustands-Signale nach Wiederabschalten der simulierten Signale vorgesehen ist.
  4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (15) zur Überprüfung der Reaktion auf die simulierten Signale und/oder Steuersignale eine Zeitfenster-Überwachungseinrichtung aufweist, und daß Mittel zur Erzeugung eines Fehlersignals bei nicht innerhalb des Zeitfensters eingestellten Reaktionen auf die simulierten Signale und/oder die wiederhergestellten Ruhezustands-Signalen vorgesehen sind.
  5. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugerstufe (17) durch Testsignale der zentralen Steuereinheit (10) ein- und ausschaltbar ist.
  6. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (15) Bestandteil der zentralen Steuereinheit (10) ist.
  7. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Steuereinheit (10) als Mikrorechner ausgebildet ist.
  8. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Abschaltvorrichtung gekoppelte optische und/oder akustische Warneinrichtuung (18) zum Anzeigen einer Fehlfunktion vorgesehen ist.
  9. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zentralen Steuereinheit (10) eine Eingangssignal-Anpassungsstufe (14) für die Abschalt- und/oder Steuersignale vorgeschaltet ist.
EP94101008A 1993-02-12 1994-01-25 Elektronische Steuervorrichtung für einen elektromotorischen Antrieb, insbesondere Garagentorantrieb Expired - Lifetime EP0610711B1 (de)

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